Воздухоплавание

С давних времен люди мечтали о возможности летать над облаками, плавать в воздушном океане, как они плавали по морю. Для воздухоплавания сначала использовали воздушные шары (рис. 146).

Воздушные шары раньше наполняли теплым воздухом, сейчас наполняют газом — водородом или гелием, 1 м3 водорода весит при нормальном давлении всего 0,9 Н, гелия —1,8 Н, тогда как 1 м3 воздуха весит 13 Н. Отсюда следует, что на шар объемом 1 м3, наполненный водородом, действует в воздухе выталкивающая сила, равная весу 1 м3 воздуха, т. е. 13 Н, и этот шар способен поднять в воздух груз весом 13 Н — 0,9 Н = 12,1 Н. Разность между весом 1 м3 воздуха и весом такого нее объема газа называют подъемной силой 1 м3 газа. Следовательно, подъемная сила 1 м3 водорода равна 12,1 Н, подъемная же сила 1 м3 гелия равна 13 Н —1,8 Н = 11,2 Н. Подъемная сила водорода больше подъемной силы гелия, но для наполнения воздушных шаров более удобен гелий, так как он безопаснее.

По мере поднятия шара вверх архимедова сила, действующая на него, уменьшается, так как плотность воздуха верхних слоев атмосферы меньше, чем у поверхности Земли. Чтобы подняться выше, с шара сбрасывают специально взятый для этой цели балласт (высыпают песок из мешков) и этим облегчают шар. В конце концов, воздушный шар достигает своей предельной высоты подъема. Для спуска шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускают часть газа.

Для исследований верхних слоев атмосферы в различных пунктах страны ежедневно запускают небольшие, диаметром 1—2 м, воздушные шары-зонды. Они поднимаются на высоту 35—40 км. Эти шары снабжены очень легкими приборами, посылающими по радио сигналы о высоте полета, о давлении, температуре и влажности воздуха. По направлению и скорости полета шара можно судить о направлении и силе ветра на различных высотах. Сведения, получаемые при помощи таких шаров-зондов, очень важны для предсказания погоды.

Для исследований верхнего слоя атмосферы — стратосферы — еще не так давно применялись огромные воздушные шары объемом 20 000—30 000 м3, называемые стратостатами.

Рекордный по высоте подъем стратостата был осуществлен в СССР в 1934 г. Отважные советские стратонавты Федосеенко, Васенко и Усыскин на стратостате «Осоавиахим-I» достигли высоты 22 км. Однако при спуске стратостат потерпел аварию, и герои-воздухоплаватели погибли.

В настоящее время основной вид воздушного транспорта — самолеты. Самолет тяжелее воздуха, его подъем, и полет основаны на законах природы, которые вы будете изучать в старших классах.

Упражнения.

1. На весах уравновешена бутылка, внутри которой находится сжатый воздух. Через пробку бутылки пропущена стеклянная трубка с краном, на наружном конце которой привязана оболочка резинового, шара (рис. 147, α). Если часть воздуха из бутылки перейдет в оболочку и раздует ее (бис. 147, б), то равновесие весов нарушится. Проделайте в классе такой опыт. Объясните наблюдаемое явление.
2. На весах уравновешен легкий стеклянный шар. Если поместить весы под колокол воздушного насоса и откачать воздух, то равновесие весов нарушится (рис. 148). Почему?

Задание.

1. Подготовьте доклады на следующие темы:
2. История развития воздухоплавания.
3. Устройство дирижабля и использование дирижаблей.
4. Полеты советских стратонавтов.